奥苏贝尔在生物教育心理学中的有意义发现

奥苏贝尔有意义接受学习理论对于现代教学有着十分重要的指导意义，通过构建有效的知识结构体系，能够帮助学生更容易地了解所学知识，从而能够从根本上提升学生的学习效果，这对于实现素质教育改革，促进学生进步和成长有着十分重要的意义。这一教学理论在教学中的实践及应用，能够帮助实现机械式教育向有意义接受学习的转化还能够充分调动学生的积极性和热情，以此来不断提升教学效果，为学生的发展和进步创造可能，奥苏贝尔有意义接受学习理论符合素质教育改革的要求，在很大程度上尊重了学生的主体性，对其长远发展有重要的作用。

1.有意义接受说的理论要点

奥苏贝尔指出，把有内在逻辑结构的材料与学生已有的认知结构联系起来，使新旧知识发生相互作用，让新材料在学生头脑里获得实际意义，这就是学习的实质。按学习材料与学习者原有知识的关系，学习分为有意义学习和机械学习。有意义学习指符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系。机械学习是指所学习的新知识与学习者的认知结构中已有观念建立的联系是人为的和非实质性的联系。

奥苏贝尔认为有意义学习的心理机制是同化，其理论的核心是：学习者能否习得新信息，主要取决于他们的认知结构中已有的概念。有意义学习是通过新信息与学习者认知结构中已有概念的相互作用才发生的。正是由于这种相互作用的结果，才导致了新旧知识的意义同化。而且，有意义学习必须具备以下三个条件：①学习者具备有意义学习的心向（内部学习的动机），也就是积极把新知识与自己认知结构中原有的知识内容建立起实质性联系的心理倾向。②学习者的认知结构中应具有可以同化新知识的原有观念（包括原有的概念、命题、表象和已经有意义的符号），即学习者原有认知结构中必须具有适当的知识，以便与新知识进行联系。③学习的材料必须具有逻辑意义，即材料本身与学习者学习范围内的有关观念可以建立非人为和实质性的联系。例如，在学习生态系统的定义时，课本直接指出：生态系统是生物群落及其生活的无机环境之间相互作用形成的统一整体。学习者在学习的过程中不能停留在对概念的死记硬背，而是要试图建立起生态系统与生物群落之间的联系。通过分析生态系统与生物群落之间的相同点与不同点建立两者之间的实质性联系：生物群落是一定区域内的全部生物，那么生态系统不仅包括生物，还包括无机环境，这样分析之后就可明确生态系统的组成成分。其次，定义中的相互作用指的是什么呢？再联系生物群落中也存在种间关系，这些种间关系的形成是否与无机环境相关呢？学生就很容易掌握生态系统的概念。

2.认知结构同化论的理论要点

同化一词的基本意义是接纳、吸收和合并为自身的一部分，在生理学中指吸收食物并使之转化为原生质。

奥苏贝尔用同化概念来解释知识学习的心理机制，提出了一个系统的知识学习同化说，把学生原有知识的实质内容及其组织结构特征看成是影响新知识学习的最重要变量，即知识学习过程是材料的逻辑意义与学生认知结构中的原有观念相互作用，从而产生个体的心理意义的过程。这种强调原有知识在新知识学习中的作用理论也称认知结构同化论。

根据新旧知识的三种不同作用关系，奥苏贝尔将学习分为下位学习、上位学习、并列结合学习三种同化模式（表2－3）。

表2－3　三种不同的学习类型

3.学习动力内驱力说

有意义接受学习的成就动机由三种内驱力组成：认知的内驱力、自我提高的内驱力、附属的内驱力。

（1）认知的内驱力

认知内驱力是要求了解和理解事物的需要、掌握知识的需要、系统地阐述问题和解决问题的需要。它是学习者为了更好地提升自我去获取更多的新知识新信息的欲望。在学习新知识的过程中学习者会不断地获得满足、获得成就感，久而久之，学习者会将获得成就感的途径集中在获取新知识或新信息的意义上来，从而形成指向学习内容和学习任务的认知内驱力。高中生已迫切需要学习一些生物知识来解答一些他们在生活上遇到的生物现象及生物难题，他们也对生物学表现出了较强的兴趣。认知内驱力是三种内驱力中最稳定的，是有意义接受学习最重要的一种动机。

（2）自我提高的内驱力

自我提高的内驱力是一种通过自身努力，胜任一定工作，取得一定成就，从而赢得一定社会地位的需要。在学校学习期间，学生自我提高的内驱力主要指在学校、班级的成绩排名，学生将成绩排名作为学习成果之一，排名的靠前可视为肯定的学习效果，学生可以从中获得较大的满足感，并进一步促进自己加倍努力学习。

（3）附属的内驱力

附属的内驱力是学习者为了获得外界的赞许或肯定而学习的需要。比如，小学生从老师同学的赞许中可获得较大的优越感；中学生学习的目的中为了获得他人赞许的成分相对小学生就要少了很多，他们学习的内驱力可能更多是自我提高的内驱力。但不论哪个年龄层次的学习者，附属的内驱力都占有一定的比重。

4.组织者教学策略

奥苏贝尔认为，教师在讲授新知识之前，先给学生提供一些包摄性较广的、概括水平较高的学习材料，用学生能理解的语言和方式来表述，可以为学生学习新知识提供一个较好的固定点，将新学习材料与原有知识结构联系起来。这种预先提供的、起组织作用的学习材料就叫作“先行组织者”。简单来说，先行组织者是学生已有认知结构与新学习材料之间的桥梁，是通往有意义学习的阀门（图2－15）。

图2－15　先行组织者和有意义学习的关系

先行组织者在抽象性、概括性和包摄性水平方面既可以高于新学习材料，也可以低于新学习材料。在进行教学设计时，教师应分析学生已有认知结构并剖析新旧知识间的联系，然后对新旧知识进行加工、提炼或延伸，形成组织者。在教学中，教师应根据教学需要灵活变换先行组织者的运用策略。

5.对奥苏贝尔学习理论的评价

奥苏贝尔有意义的学习论揭示了学生知识学习的本质特征之一，其有意义学习的实质、条件和类型的阐述是严谨而有说服力的，其内驱力学说恰当地概括了学生学习的动力来源，他倡导的课堂教学模式是最经济而有效的，他的先行组织者教学策略是最有效的课堂教学策略之一。

但是，该理论只适合解释陈述性知识的学习，忽视了学生自主学习的方法和策略，也忽视了智力开发与能力的培养，此外，其认知结构同化论是思辨的产物，缺乏科学实验证据。

6.有意义学习理论在生物学教学中的应用

（1）设计具有知识内在关联的先行组织者

瞿葆奎指出：“组织者的主要功能，是在学习者能够成功完成手头任务之前，在他已有的知识与需要了解的知识之间架设一座桥梁”。在高中生物学教学中，我们可以设计适当的先行组织者，降低学习的难度。

例如，在学习“生态系统的稳定性”时，很多同学不能够分辨抵抗力稳定性和恢复力稳定性之间的差别，到底什么是“抵抗外界干扰”，什么是“受到外界干扰破坏后恢复到原状”？这个“干扰”到什么程度属于“破坏”？教师可以举一些生活中的实例做类比来帮助学生理解：甲同学很少生病，我们说他什么比较强？（抵抗力）乙同学经常生病，但很快就好了，我们认为他什么比较快？（恢复）这个类比的例子就是先行组织者。在这个基础上，再给出一个坐标曲线图（图2－16），借助学生头脑中已有的数学知识来帮助理解，在已有的知识与需要了解的知识之间架设了桥梁：①抵抗力稳定性是生态系统抵抗外界干扰的能力，抵抗力稳定性强，偏离正常作用范围就小；反之，偏离正常作用范围就大。y表示一个外来干扰使生态系统功能偏离这一范围的大小。②恢复力稳定性表示生态系统受到破坏后，恢复到原状的能力。恢复力稳定性强，恢复原状的时间短；反之，恢复到原状的时间长。x表示恢复到原状态所需的时间。③TS是曲线与正常范围所围成的面积，TS越大，生态系统的总稳定性就越低。

图2－16　生态系统功能－时间关系曲线

（2）按照知识发生逻辑组织教学(www.xing528.com)

学生按照生物学知识的发生逻辑进行学习的过程，就是将新知识与认知结构中已有知识之间建立联系的过程，是有意义学习。因此，教学应循序渐进。教师应把握学生的“最近发展区”，按照学科的逻辑系统和学生的认识发展顺序来组织教学。

例如，在人教版选修3教材中，关于植物细胞工程的实际应用包括以下内容：①微型繁殖；②作物脱毒；③人工种子；④单倍体育种和突变体利用；⑤细胞产物的工厂化生产。按照教材的编排，各个知识点之间联系并不紧密，学生很难自发地将凌乱的知识与已有的知识联系起来，组织成符合一定逻辑规范的、结构性强的知识体系，这样学习过程中的无意义不可避免。在教学中，教师可以以植物组织培养过程为主线来重新设计教学（图2－17），使知识点的安排符合知识的发生逻辑，促进学生有意义学习。

图2－17　植物细胞工程的实际应用

（3）将事实性知识转化为逻辑性知识

在高中生物学知识中，存在着大量由“术语知识、具体细节和要素的知识”组成的事实性知识，如试剂、化合物名称、数据、符号等。这类知识很难与学习者认知结构中的有关观念建立起实质性的或逻辑基础上的联系，其学习通常采用指认、描述、记忆等方式，学习过程不具备有意义学习的特征，被奥苏贝尔称为“机械学习”，这种学习方式的学习价值相对较低。有意义学习理论启发我们：在生物学教学中，如果能够为这些事实性知识构建起新的意义，增加其“有意义”的成分，可以促进学生的有意义学习。例如，高中生物学许多实验都要用到酒精，为了帮助学生有效掌握这些酒精的使用方法，教师一般通过列表（表2－4）来帮助学生记忆。这个方法也的确能够帮助学生记忆，达到学习目标。但这时学生头脑中的命题只是一些零散表征，知识点之间没有建立相应的逻辑关系，不能够组织成结构化、系统化的知识体系。学习过程缺乏与学生原有认知实质性和逻辑性的联系。这样的学习是机械学习，不是有意义学习。

表2－4　高中生物学实验中酒精的使用

教师可以结合学生已有的化学知识帮助学生归纳酒精在生物学实验中的作用，如表2－5，以此为基础，再借助表2－4帮助学生记忆，学习效果事半功倍。

表2－5　酒精在生物学实验中的作用

续表2－5

这样的方法，改变了课本和常规教学中构建的相关知识表征，使“试剂—原理—作用—使用”成为一个具有逻辑联系的知识体系，将事实性知识转化为逻辑性知识，促进了学生的有意义学习。

（4）对新知识进行多重编码

多重编码理论认为：对新信息综合运用多重编码，可以为以后提取信息时提供更多的线索，从而有助于记忆。对新知识通过多种表征进行阐释，完成意义建构，可以唤起学生认知结构中的多种知识背景，使学生对新信息进行多种加工，从而获得对知识本质的理解。这更有利于学生构建起新旧知识之间实质性的关联。

例如，学生学习物质跨膜运输时，应先理解渗透作用的概念。多数学生头脑中没有关于这部分知识的经验，对这个知识点的理解存在一定困难，在此情况下，运用多种编码可以促进学生对知识的有效理解。可做如下教学设计。

①动码（动手操作）：让学生做“洋葱鳞片叶外表皮质壁分离和复原”的实验，引导学生观察实验现象，提出问题：什么情况下细胞失水？什么情况下细胞吸水？这和细胞内外溶液浓度有关吗？

②形码（生物简图）：观察课本的渗透现象示意图，并对渗透装置与植物细胞进行比较（图2－18）

图2－18　植物细胞与渗透装置的比较

③意码（关键概念）：给出渗透作用的一般概念，水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度一侧向高浓度一侧渗透的现象。并让学生总结“质壁分离与复原”实验现象如下（图2－19）：

图2－19　成熟植物细胞（有大液泡）的吸水和失水

④声码（听和读）：将渗透作用总结为“水往高处流”五个字，帮助学生记忆。

上述的教学设计从动码、形码、意码、声码这四个维度，对渗透作用这一新知识进行编码，揭示其本质属性，激活学生已有的认知，使其获得对这一主题的实质性理解，促进有意义学习的发生。

（5）从系统的高度传输知识

在教学中，教师应着眼于知识之间的联系与规律，着眼于生物学思想方法的渗透，让知识、思想方法总是以系统中的一个环节的面貌出现在学生的面前。

如果教师能够站在系统的高度传输知识，学生也就能够站在系统的高度去接受和把握知识、掌握知识之间的联系与规律。这样可以增加“知识组块”，帮助学生形成良好的认知结构，当学生解决问题时，可以从长时记忆中激活和提取知识，从而有计划和有谋略地思维。

例如，在学完模块二《遗传和变异》后，可以在复习时，将整个模块作为一个系统向学生做一个归纳（图2－20），帮助学生理解教材的内在逻辑关系。让学生意识到“基因”是贯穿整个模块的线索，遗传从本质上说是基因的代代相传，可遗传的变异从本质上说是生物体基因组成的变化，进化过程中物种的形成从本质上说是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。这样的方法还能够帮助学生更加深入地理解个体水平、细胞水平、分子水平遗传学知识的内在逻辑联系。

图2－20　《遗传和变异》模块的系统归纳